高考物理总复习选考部分热学基础课3热力学定律与能量守恒定律市赛课公开课一等奖省名师获奖课

基础课3热力学定律与能量守恒定律1/36热力学第一定律1.改变物体内能两种方式 (1)

；(2)热传递。2.热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统内能增量等于外界向它传递

与外界对它所做功和。 (2)表示式：ΔU＝

。知识排查做功热量Q+W2/36(3)ΔU＝

中正、负号法则：Q+W吸收增加放出降低3/36能量守恒定律1.内容

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一个形式

为另一个形式，或者是从一个物体

到另一个物体，在

或

过程中，能量

保持不变。2.条件性

能量守恒定律是自然界

，某一个形式能是否守恒是有条件。3.第一类永动机是不可能制成，它违反了

。4/36热力学第二定律1.热力学第二定律两种表述 (1)克劳修斯表述：热量不能

从低温物体传到高温物体。 (2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而

。或表述为“

永动机是不可能制成”。2.用熵概念表示热力学第二定律

在任何自然过程中，一个孤立系统总熵不会

。3.热力学第二定律微观意义

一切自发过程总是沿着分子热运动

增大方向进行。4.第二类永动机不可能制成原因是违反了

。5/36小题速练1.思索判断 (1)外界压缩气体做功20J，气体内能可能不变。(

) (2)电冰箱工作过程表明，热量能够从低温物体向高温物体传递。(

) (3)科技进步能够使内燃机成为单一热源热机。(

) (4)对能源过分消耗将使自然界能量不停降低，形成能源危机。(

) (5)一定量100℃水变成100℃水蒸气，其分子之间势能增加。(

)

答案

(1)√

(2)√

(3)×

(4)×(5)√6/362.(多项选择)对于热力学第一定律和热力学第二定律了解，以下说法正确是(

) A.一定质量气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收120J热量，则它内能增大20J B.物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一定降低 C.凡与热现象相关宏观过程都含有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体 D.第二类永动机违反了热力学第二定律，没有违反热力学第一定律 E.热现象过程中不可防止地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第二定律7/36解析依据热力学第一定律知ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，故选项A正确；依据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定降低，选项B错误；经过做功方式能够让热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱，选项C错误；第二类永动机没有违反能量守恒定律，热力学第一定律是能量转化和守恒定律在热学中反应，所以第二类永动机没有违反热力学第一定律，不能制成是因为它违反了热力学第二定律，故选项D正确；能量耗散过程表达了宏观自然过程方向性，符合热力学第二定律，选项E正确。答案

ADE8/36热力学第一定律与能量守恒定律1.做功和热传递区分

做功与热传递在改变内能效果上是相同，不过从运动形式、能量转化角度上看是不一样。做功是其它形式运动和热运动转化，是其它形式能与内能之间转化；而热传递则是热运动转移，是内能转移。2.三种特殊情况 (1)若过程是绝热，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做功等于物体内能增加量。 (2)若过程中不做功，则W＝0，Q＝ΔU，物体吸收热量等于物体内能增加量。 (3)若过程始末状态物体内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q。外界对物体做功等于物体放出热量。9/361.(·襄阳模拟)(多项选择)以下对热力学定律了解正确是(

)A.能够从单一热源吸收热量，使之完全变为功B.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能C.空调机在制冷过程中，从室内吸收热量少于向室外放出热量D.热量不可能由低温物体传给高温物体E.假如物体从外界吸收了热量，物体内能也可能降低10/36解析在引发其它改变情况下，从单一热源吸收热量能够将其全部变为功，选项A正确；由热力学第一定律可知，当W≠0，Q≠0时，ΔU＝W＋Q能够等于0，选项B错误；空调机在制冷过程中消耗了电能，总体上是放出热量，选项C正确；热量能够由低温物体传给高温物体，选项D错误；物体从外界吸收热量，可能同时对外做功，假如对外做功大于从外界吸收热量，则物体内能降低，选项E正确。答案

ACE11/362.(·吉林长春质检)(多项选择)以下各说法正确是(

)A.气体扩散现象表明气体分子间存在斥力B.对于同一理想气体，温度越高，分子平均动能越大C.热量总是自发地从分子平均动能大物体传递到分子平均动能小物体D.用活塞压缩汽缸内理想气体，对气体做了3.0×105J功，同时气体向外界放出1.5×105J热量，则气体内能增加了1.5×105JE.饱和汽压与分子密度相关，与温度无关12/36解析气体扩散现象表明气体分子在做无规则运动，选项A错误；因为温度是分子平均动能标志，故对于同一理想气体，温度越高，分子平均动能越大，选项B正确；分子平均动能大，则说明物体温度高，热量总是自发地从高温物体传递到低温物体，选项C正确；用活塞压缩汽缸内理想气体，依据热力学第一定律，对气体做了3.0×105J功，同时气体向外界放出1.5×105J热量，则气体内能增加了1.5×105J，选项D正确；饱和汽压与温度相关，且伴随温度升高而增大，选项E错误。答案

BCD13/363.[·全国卷Ⅲ，33(1)](多项选择)如图1，一定质量理想气体从状态a出发，经过等容过程ab抵达状态b，再经过等温过程bc抵达状态c，最终经等压过程ca回到初态a。以下说法正确是(

)A.在过程ab中气体内能增加B.在过程ca中外界对气体做功C.在过程ab中气体对外界做功D.在过程bc中气体从外界吸收热量E.在过程ca中气体从外界吸收热量图114/36解析在过程ab中，体积不变，气体对外界不做功，压强增大，温度升高，内能增加，故选项A正确，C错误；在过程ca中，气体体积缩小，外界对气体做功，压强不变，温度降低，内能变小，气体向外界放出热量，故选项B正确，E错误；在过程bc中，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，故选项D正确。答案ABD15/364.[·全国卷Ⅱ，33(1)](多项选择)如图2，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体到达稳定后，迟缓推压活塞，将气体压回到原来体积。假设整个系统不漏气。以下说法正确是(

)A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩过程中内能增大C.在自发扩散过程中，气体对外界做功D.气体在被压缩过程中，外界对气体做功E.气体在被压缩过程中，气体分子平均动能不变图216/36解析因为汽缸、活塞都是绝热，隔板右侧是真空，所以理想气体在自发扩散过程中，既不吸热也不放热，也不对外界做功。依据热力学第一定律可知，气体自发扩散前后，内能不变，选项A正确，选项C错误；气体被压缩过程中，外界对气体做功，气体内能增大，又因为一定质量理想气体内能只与温度相关，所以气体温度升高，分子平均动能增大

，选项B、D正确，选项E错误。答案

ABD17/36应用热力学第一定律三点注意(1)做功看体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正。气体向真空中自由膨胀，对外界不做功，W＝0。(2)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0。(3)因为理想气体没有分子势能，所以当它内能改变时，主要表达在分子动能改变上，从宏观上看就是温度发生了改变。

18/36对热力学第二定律了解在热力学第二定律表述中，“自发地”、“不产生其它影响”涵义。(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象方向性，不需要借助外界提供能量帮助。(2)“不产生其它影响”涵义是发生热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面影响。如吸热、放热、做功等。1.对热力学第二定律关键词了解19/362.热力学第二定律实质自然界中进行包括热现象宏观过程都含有方向性。如20/363.两类永动机比较分类第一类永动机第二类永动机设计要求不需要任何动力或燃料，却能不停地对外做功机器从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其它影响机器不可能制成原因违反能量守恒不违反能量守恒，违反热力学第二定律21/361.(多项选择)以下关于热力学第二定律说法正确是(

) A.全部符合能量守恒定律宏观过程都能发生 B.一切与热现象相关宏观自然过程都是不可逆 C.机械能能够全部转化为内能，但内能无法全部用来做功而转化成机械能 D.气体向真空自由膨胀是可逆 E.热运动宏观过程有一定方向性22/36解析符合能量守恒定律，但违反热力学第二定律宏观过程不能发生，选项A错误；一切与热现象相关宏观自然过程都是不可逆，选项B正确；机械能能够全部转化为内能，但内能无法全部用来做功而转化成机械能，选项C正确；气体向真空自由膨胀是不可逆，选项D错误；热运动宏观过程有一定方向性，选项E正确。答案BCE23/362.[·全国卷Ⅰ，33(1)](多项选择)关于热力学定律，以下说法正确是(

) A.气体吸热后温度一定升高 B.对气体做功能够改变其内能 C.理想气体等压膨胀过程一定放热 D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E.假如两个系统分别与状态确定第三个系统到达热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定到达热平衡24/36答案BDE25/363.(多项选择)依据热力学定律，以下说法正确是(

) A.电冰箱工作表明，热量能够从低温物体向高温物体传递 B.空调机在制冷过程中，从室内吸收热量少于向室外放出热量 C.科技不停进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引发其它改变热机 D.即使没有漏气、摩擦、无须要散热等损失，热机也不能够把燃料产生内能全部转化为机械能 E.对能源过分消耗使自然界能量不停降低，形成“能源危机”26/36解析热量能够在外界做功情况下从低温物体向高温物体传递，但不能自发进行，选项A正确；空调机在制冷过程中，从室内吸收热量少于向室外放出热量，选项B正确；不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引发其它改变，故选项C错误；依据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、无须要散热等损失，热机也不能够把燃料产生内能全部转化为机械能，故选项D正确；对能源过分消耗将形成“能源危机”，但自然界总能量守恒，故选项E错误。答案

ABD27/36处理热力学定律与气体试验定律综合问题思绪热力学定律与气体试验定律综合应用28/361.(多项选择)如图3所表示，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)。该循环过程中，以下说法正确是(

)A.A→B过程中，气体内能不变B.B→C过程中，气体分子平均动能增大C.C→D过程中，气体分子数密度增大，单位时间内碰撞单位面积器壁分子数增多D.D→A过程中，外界对气体做功小于气体内能增加量E.若气体在A→B过程中吸收63kJ热量，在C→D过程中放出38kJ热量，则气体完成一次循环对外做功为25kJ图329/36解析A→B为等温过程，气体内能不变，选项A正确；B→C为绝热过程，气体没有与外界热交换，体积增大，气体对外界做功，内能减小，所以B→C过程中，气体分子平均动能减小，选项B错误；C→D为等温过程，C→D过程中，气体体积减小，单位时间内碰撞单位面积器壁分子数增多，选项C正确；D→A过程中，气体与外界无热量交换，体积减小，外界对气体做功，外界对气体做功等于气体内能增加量，选项D错误；气体完成一次循环，气体内能不变，由热力学第一定律可如，气体对外做功为63kJ－38kJ＝25kJ，选项E正确。答案

ACE30/362.(·河南郑州质检)一定质量理想气体从状态A改变到状态B，再改变到状态C，其状态改变过程p－V图象如图4所表示。已知该气体在状态A时温度为27℃。求：(1)该气体在状态B时温度；(2)该气体从状态A到状态C过程中与外界交换热量。图431/36解析(1)对于理想气体：A→B过程，所以tB＝TB－273℃＝－173℃。得TC＝300K，所以tC＝TC－273℃＝27℃。因为状态A与状态C温度相同，气体内能相等，而A→B过程是等容改变气体对外不做功，B→C过程中气体体积膨胀对外做功，即从状态A到状态C气体对外做功，故气体应从外界吸收热量，即Q＝pΔV＝1×105×(3×10－3－1×10－3)J＝200J。答案

(1)－173℃

(2)200J32/363.如图5所表示，竖直放置汽缸，活塞横截面积为S＝0.10m2，活塞质量忽略不计，气缸侧壁有一个小孔与装有水银U形玻璃管相通。开